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L'acide désoxyribonucléique (ADN) est le modèle génétique de toute vie cellulaire. Bien qu'ils stockent les instructions génétiques qui définissent qui nous sommes, ce sont les protéines produites à partir de ces gènes qui remplissent la myriade de fonctions essentielles à la croissance, au développement et à la défense immunitaire.
Alors, l’ADN indique-t-il réellement aux cellules quelles protéines construire ? La réponse est à la fois oui et non. L'ADN code l'information, mais le processus de traduction de cette information en protéines fonctionnelles nécessite une série d'étapes soigneusement réglementées.
La séquence d'événements bien établie – d'abord la transcription de l'ADN en ARN messager (ARNm), puis la traduction de cet ARNm au niveau des ribosomes pour synthétiser des protéines – est connue comme le dogme central de la génétique, un concept formulé pour la première fois par Francis Crick en 1958.
L'ADN est composé de nucléotides, chacun constitué d'un groupe phosphate, d'un sucre désoxyribose et de l'une des quatre bases azotées :adénine (A), thymine (T), cytosine (C) ou guanine (G). L'appariement des bases suit des règles strictes :l'adénine s'associe toujours à la thymine et la cytosine s'associe toujours à la guanine, formant ainsi la structure familière en double hélice.
Au sein de cette double hélice, la séquence de bases code les instructions pour les protéines. Une portion contiguë d'ADN qui code pour une protéine particulière est appelée un gène.
La transcription commence lorsque l'enzyme ARN polymérase se lie à une région promotrice et lit le brin matrice d'ADN. Il synthétise un brin complémentaire d'ARN messager (ARNm), remplaçant la thymine (T) par l'uracile (U). Le brin d'ARN naissant est initialement appelé pré-ARNm.
Dans les cellules eucaryotes, le pré-ARNm subit un traitement approfondi :les séquences non codantes appelées introns sont supprimées, et les séquences codantes appelées exons sont assemblées pour produire une molécule d'ARNm mature prête à être exportée depuis le noyau.
Les procaryotes, dépourvus de noyau défini, effectuent simultanément la transcription et la traduction dans le cytoplasme, simplifiant ainsi la voie.
Une fois à l’intérieur du cytoplasme, l’ARNm mature se lie à un ribosome, l’usine de protéines de la cellule. Les ribosomes lisent l'ARNm en ensembles de trois nucléotides, appelés codons, dont chacun spécifie un acide aminé particulier.
Les molécules d'ARN de transfert (ARNt) transportent des acides aminés et possèdent des anticodons complémentaires des codons d'ARNm. Au fur et à mesure que chaque codon correspond à son ARNt, l'acide aminé correspondant est ajouté à la chaîne polypeptidique en croissance.
Par exemple, le codon AUG code pour l’acide aminé méthionine, servant souvent de signal de départ pour la traduction. Le processus se poursuit jusqu'à ce qu'un codon d'arrêt signale la fin, produisant une protéine entièrement formée.